Öko-Wasserstoff der erneuerbare Treibstoff Aktueller Umsetzungsstand und zukünftige Entwicklungen. DI Martin Beermann

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1 Öko-Wasserstoff der erneuerbare Treibstoff Aktueller Umsetzungsstand und zukünftige Entwicklungen DI Martin Beermann Neue Energie-Perspektiven! Ökopark Hartberg, 18.Juni 2013

2 Überblick Einleitung Wasserstoff-Erzeugung Technologien, Kosten, Umwelt (Öko-) Wasserstoff in der Mobilität Aktivitäten in Österreich

3 Peak (of cheap) oil

4 Energieimport-Abhängigkeit Europas

5 Trend der globalen Treibhausgas-Emissionen: Kohle und (unkonventionelles) Gas als Treiber

6 Reduktion der THG-Emissionen in EU Energy Road Map 2050 Dekarbonisierung über 1. Erhöhung der Energieeffizienz 2. Erhöhung des Stromanteils im Energiesystem Diversifizierung bei Primärenergieträgern Einsatz CO 2 -armer Technologien Erneuerbare Kernkraft CCS Anteil Strom in Endenergie

7 Warum Wasserstoff? Große Mengen erneuerbarer Energie werden als Strom zur Verfügung stehen Viele der Quellen sind unregelmäßig Speicherung notwendig, mit unterschiedlichen Nutzungspfaden für den Wasserstoff Strom - Elektrolyse Wasserstoff - Stationäre Brennstoffzelle Strom Rückeinspeisung ins Netz Methanisierung mit CO2 und Einspeisung ins Erdgasnetz Verwendung als Treibstoff in Brennstoffzellenfahrzeugen Steigender Bedarf an nachhaltigen Treibstoffen

8 Wasserstoff Erzeugung heute Fossil, großtechnisch Dampfreformierung (Erdgas) CH 4 + H 2 O CO + 3 H 2 CO + H 2 O CO 2 + H 2 Kohle- und Schwerölvergasung 2C + O 2 2 CO CO + H 2 O CO 2 + H 2 Niedertemperatur Elektrolyse (Strom) H 2 O (l) H 2 (g) + ½ O 2 (g) Quelle: In Österreich: ca to/a

9 Wasserstoff Erzeugung morgen Zunehmend erneuerbare, dezentrale Optionen Wasserstoff ist ein Sekundärenergieträger und kann wie Strom über eine große Vielfalt an Primärenergieträgern und Umwandlungstechnologien erzeugt werden Primärenergieträger Umwandlungstechnologien Standort Biomasse, biogene Reststoffe, Klärschlamm Holz aus Forstwirtschaft, Kurzumtrieb, Sägenebenprodukte Sonne, Wind, Wasserkraft Energieträgermix-Österreich, EU Erdgas Kohle Biogasanlage + Methanisierung + Dampfrefomierung Holzvergasung + H2-Snthese Stromerzeugungsanlagen + Elektrolyse Dampfreformierung (m/o CCS) Kohlevergasung + H2-Synthese (m/o CCS) Dezentral Zentral Zentral Dezentral Zentral Dezentral Zentral Zentral

10 Wasserstoff Erzeugung übermorgen Hochtemperatur - Wasserspaltung Thermische Spaltung von Wasser in H2 und O2 bei > C technisch nicht beherrschbar Hochtemperaturelektrolyse mit Strom + HT-Wärme Wasserspaltung bei C, Energiebereitstellung für Wasserspaltung über HT-Wärmequelle reduziert Strombedarf Thermochemische Kreisprozesse 2-stufige Prozesse bei C, mit Metalloxiden als Katalysatoren Quelle: C. Sattler, DLR, 2009

11 Wasserstoff Erzeugung Treibhausgas-Emissionen im Lebenszyklus Elektrolyse mit Erdgas-Strom (zentral) 807 Elektrolyse mit Österreich-Mix (zentral) 430 Erdgas-Reformierung (zentral) 417 Elektrolyse mit Windkraft (dezentral) 70 Well-to-Tank Treibhausgas-Emissionen für Wasserstoffbereitstellung an der Tankstelle Biomethan-Reformierung (dezentral) 63 Biomasse Vergasung (zentral) [g CO2-Äq / kwh H2]

12 Wasserstoff Erzeugung Treibhausgas-Emissionen im Lebenszyklus THG-Emissionen der Transportdienstleistung [g CO2-äq/km] Batterie-PKW Brennstoffzellen-PKW Benzin-/Diesel-PKW 0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 Verbrauch [kwh/100km] E-PKW AT-Strom-Mix E-PKW Strom Wind-PV Benzin + 5% EtOH Diesel + 7% Biodiesel BZ-PKW H2 BM-Vergasung BZ-PKW H2 Biomethan BZ-PKW H2 Elektrolyse Wind-PV BZ-PKW H2 Elektrolyse AT-Mix

13 Wasserstoff-Erzeugung Kosten heute (ohne Steuern) H2-Elektrolyse (dezentral) H2-Methan-Reformierung (dezentral) H2-Biomasse-Vergasung (zentral) H2-Elektrolyse (zentral) H2-Methan-Reformierung (zentral) Strom (Haushalt) Diesel Benzin [cent / kwh]

14 Pro Reichweite (Vorteil gegenüber Batterie-Fahrzeugen) Wasserstoff in der Mobilität Contra Fehlende Tankstelleninfrastruktur (Hohe Investitionen) Reichweite temperaturunabhängig Politische Unterstützung unklar (Ausnahme: California) Kurzer Betankungsvorgang (~ 3 minutes) Gewichtsvorteil (H2-Tank vs. Batterie = 1/7) Alle Vorteile elektrischer Antriebe (Lärm, lokale Emissionen) Wasserstoff als Speichermedium für erneuerbaren Strom Source: Presentation Audi at AVL Conference September 2012 Teure Brennstoffzellenfahrzeuge

15 E-Log-BioFleet Logistikfahrzeuge mit Brennstoffzellen-Range Extender Öko-Wasserstoff für Mobilität Beispielprojekte bei JR Die Öko-Wasserstoff-Tankstelle der Zukunft

16 E-Log-Biofleet Leuchtturmprojekt der Elektromobilität Projektziele: Entwicklung, Zertifizierung und Demonstration einer Logistikfahrzeugflotte (12 Fahrzeuge) mit Brennstoffzellen Range Extender Installation, behördliche Genehmigung und Demonstration der ersten Hallenbetankungsanlage mit Bio-Wasserstoff in Europa Erneuerbare Herstellung von Bio-Wasserstoff durch Reformierung aus Biogas Umwelt- und sozioökonomische Bewertung der innovativen und nachhaltigen Logistikfahrzeug Applikation Vorbereitung für eine erweiterte Markteinführung

17 Eröffnung am Standort DB Schenker in Hörsching-Linz am durch BM Bures

18 Treibhausgasemissionen Logistifahrzeug Batterielösung vs Brennstoffzelle Projektziel: Untersuchung der Einflüsse auf Umweltbilanz / Reduktionspotential - Längere Lebensdauer der Brennstoffzelle - Stand der Technik dezentrale Wasserstofferzeugung - Betriebsparameter der Pilotanlage im Vollbetrieb - Herkunft von Biomethan/Biogas - Herkunft von Strom > Batterie-Fahrzeug Strom aus Österreich-Mix Batterie-Fahrzeug Strom aus Wasserkraft Brennstoffzellen-Fahrzeug Wasserstoff aus Biomethan* * Beispiel Biomethan/Biogas aus Mix Energiepflanzen und Gülle (häufigste Art von Biogasanlagen in Österreich)

19 Die Öko-Wasserstoff-Tankstelle der Zukunft (dezentrale Elektrolyse + Nutzung O2 und Wärme) Öko-Wasserstoff-Tankstelle der Zukunft

20 Die Öko-Wasserstoff-Tankstelle der Zukunft Kosten (inkl Erlös aus Koppelprodukt O2) Abnahmepreis O2 Gasversorger (z.b. Linde) derzeit ca. 0,5 /Nm³ O2

21 Die Öko-Wasserstoff-Tankstelle der Zukunft 80 85% Reduktion möglich

22 Vision: Öko-Wasserstoff-Tankstellen-Infrastruktur für erste H2-Fahrzeugflotten in Österreich 100 Fahrzeuge in Graz, Linz, Wien

23 Vision: Öko-Wasserstoff-Tankstellen-Infrastruktur für erste H2-Fahrzeugflotten in Österreich Fahrzeuge in Graz, Linz, Wien

24 Vision: Öko-Wasserstoff-Tankstellen-Infrastruktur für erste H2-Fahrzeugflotten in Österreich Fahrzeuge in Österreich (ca. 100 Mio EUR)

25 Status: Österreichs erste öffentliche Wasserstoff-Tankstelle in Wien Eröffnung im Oktober 2012 OMV plant weitere Tankstelle in Linz

26 Wasserstoff-Tankstellen in Deutschland Weltweit 210 Wasserstoff- Tankstellen in Betrieb 80 Europa (33 in Dt.land) 80 USA 50 Asien (v.a. Japan)

27 Wann kommen die Brennstoffzellen-Fahrzeuge? Daimler Toyota Honda Hyundai GM Nissan Model B-Class FCV-R FCX Clarity Range NEDC/Japan Tucson ix35 FCV Equinox HydroGen4 X-Trail FCV (Terra) 400 km > 700 km 385 km 644 km 320 km 500 km FC-performance 100 kw 90 kw 100 kw 100 kw 93 kw 90 kw V max 170 km/h unknown 160 km/h 160 km/h 160 km/h 150km/h Stack-Supplier Fuel capacity/ Tank technology Testing status End of 2011 Planned commercialization AFCC 3,7 kg/ 700 bar, Typ 4 > 2 Mio km in fleet tests own development ~ 4 kg/ 700 bar, Typ 4 > 2 Mio km in fleet tests own development 3,92 kg/ 350 bar not specified Source: Presentation Audi at AVL Conference September 2012 NEDC: (New European Driving Cycle) FC: Fuel Cell own development 5,6 kg/ 700 bar > 2 Mio km in fleet tests Start 2012 (1000 Eh/year) own development 4,2 kg/ 700 bar, Typ 4 > 1,6 Mio km in fleet tests own development 5,8 kg/ 700 bar, Typ 4 not specified

28 Institutionen in Österreich mit Forschung im Bereich Wasserstoff AVL MAGNA Steyr OMV Fronius Hydrogen Center Austria HyCentA TU Wien TU Graz JOANNEUM RESEARCH Alset AIT Fraunhofer Plansee Linde Gas Linde MH Air Liquide Bmvit Klimafonds NEDC: (New European Driving Cycle) FC: Fuel Cell

29 Ausblick 5. Österreichische Wasserstoff-Konferenz im September 2014 in Graz

30 DI Martin Beermann Elisabethstraße 18/II 8010 Graz, Austria Quelle: C. Sattler, DLR, 2009